探讨结构碳纤维加固施工技术措施
摘要：目前碳纤维加固技术的应用越来越广泛。碳纤维加固混凝土和钢筋混凝土结构的研究比较成熟，而碳纤维加固砌体结构、钢结构、木结构的研究还处于初始阶段。本文就钢结构碳纤维加固技术进行探讨，以期能够得到更多人的认可和应用。
关键词：混凝土结构；碳纤维；加固技术
中图分类号：TV331 文献标识码： A
引言
早在20 世纪80 年代，碳纤维加固技术已在日本、欧美等国家得到重视，并成立科研机构展开研究，形成了一系列的研究成果和相应的技术规范。我国碳纤维加固技术的研究开始于1996 年左右，在1998 年运用于工程实践。起初只有国家建筑诊断与改造技术研究中心进行研究，现在中国建筑科学研究院、上海等各地的建筑科学研究院，以及清华大学、同济大学、东南大学、天津大学等各大高校也都在进行这方面的研究。目前，大量的研究主要集中于碳纤维加固混凝土和钢筋混凝土结构，以及在桥梁加固改造中的应用。
一、技术概述与加固原理
（一）、概述
碳纤维结构加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面，使两者共同作用，对构件进行补强，提高结构构件的承载能力，以此达到对建筑物进行加固、补强的目的。碳纤维加固技术适用于各种结构类型、各种结构部位的加固修补，如梁、板、柱、墩、墙等结构。碳纤维加固法除在建筑领域得到广泛应用外，近年来在公路旧桥加固工作中也得到了有效地推广应用。该方法施工简单、施工速度快、可在旧桥不停止使用的条件下进行加固和修复、构件截面尺寸变化小、不影响净空使用、经济性好，而且可以提高被加固桥梁的抗弯、抗剪能力，限制裂缝的发展。
（二）、加固原理
碳纤维加固技术是优质新型材料与先进工艺相结合的产物。用于建筑结构加固的碳纤维材料具有高强、轻质、耐腐蚀、耐疲劳等优异的力学性能，其抗拉强度一般为建筑用钢材的十几倍； 但是，碳纤维材料织成碳纤维布后，其中的各碳纤维丝很难完全共同受力，在承受较低的荷载时，一部分应力水平较高的碳纤维丝首先达到其抗拉强度并退出工作状态，以此类推，各碳纤维丝逐渐断裂，直至整体破坏。而使用高效粘结剂后，各碳纤维丝能很好地共同工作，大大提高碳纤维布整体抗拉强度，同时又确保碳纤维布与结构共同工作，从而达到整体补强的目的。
（三）、碳纤维加固法特点
二、项目概况
三、主要材料
经比选，本加固工程所用碳纤维布及其碳纤维结构胶水，均采用“悍马牌”系列产品。①碳纤维产品按有关规定选用300g 碳纤维布，有关技术指标必须符合规定，并提供产品质保书，材料使用前经抽样检验合格后才能使用；其基本性能要求：抗拉强度≥3400MPa，弹性模量≥2.4×105 MPa，极限延伸率≥1.7%。② 碳纤维粘贴胶料应符合基本性能要求，要提供产品质保书，并抽样检验合格后才能使用；其压缩强度≥70MPa、拉伸强度≥40MPa、弯曲强度≥50MPa（且不得呈脆性破坏）、拉伸剪切强度（金属/ 金属）≥14MPa。
四、加固施工工序及技术
按施工图规划被加固区→混凝土表面处理→配制底层胶并涂刷→配制浸渍胶并涂刷→粘结碳纤维布→配制面层胶并涂装→养护固化→自检与检修→表面防护与整修。
①表面处理：清除粘贴部位混凝土表面浮浆、油污、杂质，使露出结构本体后、吹净，并用丙酮或二甲苯擦净；对表面蜂窝、凹凸不平处用修补胶进行修补、嵌平。②涂刷底胶：按比例充分搅拌配制后的底胶，均匀涂在碳布粘贴混凝土表面处。③ 修补找平：经上述工序后，混凝土表面若有凹凸，用修补胶涂抹找平。④胶料配制：按称量比例配制粘结胶，配制前对甲、乙两组分别搅拌，混入后再充分搅拌；胶料配制必须专人负责配制，严格按称量配比配制，并充分搅拌，无沉淀、色差，经检验后方可使用。⑤粘贴碳纤维：按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布，将配制后的粘结胶均匀涂抹在粘贴部位的混凝土面上，再将裁剪好的碳纤维布敷设在涂好粘结胶的基层上，并用滚筒沿碳纤维纤维方向多次滚压，使粘结胶充分浸透纤维中。⑥检验：粘贴碳纤维完工经固化后，检验粘贴部位密实度，对局部不密实处进行修补，并做好检验记录，做到检验一次合格。
五、碳纤维布加固质量控制方法及要求
（一）、包裹法
通常采用单向的碳纤维布或织物浸渍树脂后粘贴与柱体上。碳纤维布纤维方向一般取柱的环向，碳纤维片材可重叠贴多层。沿柱的高度方向，碳纤维片材粘贴方式有： 连续粘贴、螺旋形间隔粘贴及环状间隔粘贴。
（二）、 纤维丝缠绕法 与包裹法相似，不同的是绕丝法采用碳纤维丝代替碳纤维布或织物，从而可以用机器自动地将纤维丝缠绕到柱体上。采用这种方法可以有效地控制碳纤维的厚度、纤维方向以及纤维的体积率等。
（三）、 预制碳纤维板套筒法
预制套筒可做成半圆形或槽行，也可以做成带缺口的圆形，此外用此方法可改变柱的形状，此时碳纤维套筒同时可充当浇筑混凝土的模板。
（四）、 加固工程质量控制基本要求。
（五）、养护
粘贴碳纤维布后，应自然养护24 h 达到固结，且应保证固化期间不受干扰。在每道工序以后树脂硬化以前，宜用塑料薄膜遮挡以防风沙或雨水侵袭。当树脂硬化期间存在气温降至5°以下的可能时，可采用低温固化树脂或采取有效的加温措施。
结束语
总之，碳纤维加固技术经济环保，对周边环境影响小，经济效益和社会效益显著。经加固补强的板桥在近两年的使用过程中，碳纤维织物表面完整无损坏，没有新的裂缝产生，也没有裂缝发展的情况出现，达到了加固补强以及预防性养护的目的。